Szemelvények a biológiai szűrés témaköréből

Szemelvények

a biológiai szűrés témaköréből

Modellare necesse est, …!

„A gyakorlatban az emberek nagyon vonakodva adják fel azt az elméletet, amelynek kidolgozásába sok időt és energiát fektettek.”

- Stephen Hawking

EJF, Baja

2013. szept. 23.

TÁMOP-4.2.2.B-10/1-2010-0032

Fel kell-e adni valamit?

Negatív élmény:

A kút kockázati modell kudarca

„… mai szemmel nézve tévesnek bizonyult nézetek sorsa gyakorta tanulságosabb, mint a helyesnek bizonyult elméletek létrejötte és érvényre jutása”

- Thomas Junker: A biológia története

A kút nem felel a minőségért, a vízminőség a

mederkapcsolatnál dől el !

Tartalomjegyzék helyett

Aki biológiai ivóvíztisztításra adja a fejét, annak a szennyvíztisztítási oldalról kell érkeznie, mert ott gyűlt össze több tapasztalat. - mondta egy építőmérnök kolléga

Aki viszont gazdaságos és hatékony szennyvízhasznosítást szeretne létrehozni, annak ismernie kell a parti szűrés hatásmechanizmusát. – teszem hozzá én.

Nagy valószínűséggel állítható, hogy a mikrobák nem tudják, hogy ők éppen most biológiai ivóvíztisztításban vagy szennyvíztisztításban vesznek részt.

Azonos forrásból …

Víztisztítómű Folyó

Kutak

Gyűjtőcsatorna Hálózat

Hálózatba táplálás

Természetes parti szűrés Mesterséges víztisztítás

Egy lépcsőben Számos fokozat útján

Barreto- Némedi:

A mik­roszkopikus biológiai vizsgálatok érzékenyen jelzik azt, hogy a szolgáltatott ivóvizet milyen módon nyerik, ugyanis több nagyságrenddel hatékonyabb a parti szűrésű kutak természetes biológiai szűrése, mint a Duna mesterséges tisztítása.

Parti szűrés

Parti szűrés:

Amennyiben egy folyó jó vízvezető tulajdonságú területen halad, a parttól megfelelő távolságra kutakat létesíthetünk a parti szűrés előnyeit kihasználva. A folyó és a kút közötti szakaszon a folyó vize megtisztul a talajban történő áramlás során. A talajban található mikroorganizmusok élettevékenységük során a víz szerves anyag tartalmának egy részét hasznosítják tápanyagként, így csökkentve a kutak felé áramló víz szerves anyag koncentrációját. A szűrőréteg a mikroorganizmusok nagy részét is visszatartja.

Hartwig/Licskó 2000 Ivóvízszabványok összehasonlítása néhány vízkémiai paraméter tekintetében

„Hogy tovább példát fel ne hozzak, csak azt említem fel,

hogy amennyire az én tárgyismeretem ér, sehol mesterséges szűrőkhöz nem fordultak, ahol más mód kínálkozott tiszta egészséges vízhez juthatni Fővárosunkban,

hol a Duna annyi eséssel bír,

hogy minden évi többszöri megáradásai alkalmával egész medrét feltúrja, úgy hiszem, a szűrőfelület bedugulásától nincs mit félni.”

Wein János, 1870 körül

A shakespeare-i kérdés:

Inni vagy nem inni?

Hogyan válik ihatóvá ?

A vízmennyiség és vízminőség előállítása

A konvektív áramot nyomáskülönbség tartja fenn, amelyet a szivattyúzással érünk el.

Nincs szivattyúzás >> nincs parti szűrés

A konduktív anyagáramot (diffúziót) koncentrációkülönbség tartja fenn.

A koncentráció különbséget a biofilmen belüli lebontás állandósítja.

Nem egy térkiegyenlítő, hanem irányított diffúzióról van szó, amely a víztérből a biofilmbe mutat.

Nincs lebontás >> nincs diffúzió >> nincs parti szűrés

A tápanyaglebontás jegyei

Soros folyamat

Részfolyamat Feltétel (hajtóerő) Fenntartja Konvektív anyagáram,

szivárgás

Nyomáskülönbség Szivattyúzás Konduktív anyagáram,

diffúzió

Koncentráció különbség Baktériumok munkája Bio-kémiai folyamat,

lebontás

Redoxi környezet Baktériumok életösztöne

Visszacsatolás

Logisztikai jegyek Klimatikus jegyek Sokrétű bonyolult folyamat

A releváns változók felsorolása

ΔS ν w DO2 Eh L F T R DS CO2 dm

m -3 2 1 2 2 1 0 0 2 2 -3 1

B kg 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 A

s 0 -1 -1 -1 -3 0 1 0 -2 -1 0 0 K 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 A 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 0 0 0

mol 0 0 0 0 0 0 -1 0 -1 0 0 0

Változó megnevezése Jel SI dimenzió

A tápanyag lebontás mértéke ΔS kg/m³

Kinematikai viszkozitás ν m²/s

Szűrési sebesség w m/s

Az oxigén diffúziós tényezője D_O2 m²/s

Redoxpotenciál E_h m²kg/s³/A

Biológiailag aktív réteg vastagsága L m

Faraday állandó F As/mol

Abszolút hőmérséklet T K

Egyetemes gázállandó R m²kg/s²/K/mol

A szubsztrát diffúziós tényezője D_S m²/s

Oldott oxigén koncentráció C_O2 kg/m³

Mértékadó szencseátmérő d_m m

A változószám redukálása

ΔS ν w D_O2 E_h L F T R D_S C_O2 d

m -3 2 1 2 2 1 0 0 2 2 -3 1

B kg 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 A

s 0 -1 -1 -1 -3 0 1 0 -2 -1 0 0

K 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0

A 0 0 0 0 -1 0 1 0 0 0 0 0

mol 0 0 0 0 0 0 -1 0 -1 0 0 0

Π₁ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0

Π₂ 0 1 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0

D Π₃ ^{0 0 1 0 0 0 0 0 0 -1 0 1} C = - (A^-1B)^T

Π₄ ^{0 0 0 1 0 0 0 0 0 -1 0 0}

Π₅ ^{0 0 0 0 1 0 1 -1 -1 0 0 0}

Π₆ 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 -1

Dimenziótlan szám Megnevezés

Π₁ = ΔS / C_O2 koncentráció viszonyszám Π₂ = ν / D_S Schmidt-szám

Π₃ = w d_m / D_S Peclet-szám

Π₄ = D_O2 / D_S diffúziós tényezők aránya Π₅ = E_h F / RT Nernst-tényező

Π₆ = L / d_m geometriai viszonyszám

Az összefüggés levezetése

O2

1 L

Δ S = μ(P e) C Sc rH

P e d

ahol rH = rH ( Ne, pH) dimenziótlan redoxpotenciál

A parti szűrés tartománya 2 F Eh

rH = + 2 pH

RT ln10

Heurisztikus lépések

2 3 4 5 6

2 2

O h

O

S S S

D E F

w d L

S K C

D D D R T d

1

(

,

,

,

,

)

3 5 6

2 4

1

K

O2

1 L

ΔS = μ(P e) C Sc rH

P e d

Dimenzióanalízis: dimenziótlan változók

Hidraulika Biológiai szűrés

Euler szám

Reynolds szám reciproka

Π₁ = ΔS / C_O2 koncentráció viszonyszám Π₂ = ν / D_S Schmidt-szám

Π₃ = w d / D_S Peclet-szám

Π₄ = D_O2 / D_S diffúziós tényezők aránya Π₅ = E_h F / RT Nernst-tényező

Π₆ = L / d geometriai viszonyszám

l d c

m -1 1 -1 -3 1 1

kg 1 0 1 1 0 0

s -2 0 -1 0 0 -1

Π₁ 1 0 0 -1 0 -2

Π₂ 0 1 0 0 -1 0

Π₃ 0 0 1 -1 -1 -1

Dimenzióanalízis: a keresett összefüggés

Hidraulika Biológiai szűrés

Re

λ k/D

Hagen - Poisseuille

Blasius

Colebrook - White

Kármán Nikuradse

Nikuradse Moody Rouse

Reynolds

Moody - diagram T - diagram

, L ρ 2

Δ p = λ(R e) c

d 2 ^O2

1 L

Δ S = μ(P e) C Sc rH

P e d

A fertőtlenítés célja

„A víz fertőtlenítésének az a célja, hogy az emberi fogyasztásra szánt vízben élő, egészégre káros mikroorganizmusok elpusztuljanak, illetve elveszítsék fertőzőképességüket. Fertőtleníteni kell az ivóvizet minden oly esetben, amikor a vízvizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy időszakosan vagy állandó jelleggel fennáll a bakteriológiai szennyeződés veszélye.”

Máttyus nyomán VÍZELLÁTÁS (3. fejezet)

Fertőtlenítés hatásmechanizmusa

Lehetőség Hatásmechanizmus Tulajdonság Fertőtlenítőszer

adagolás (klórozás)

A mikroorganizmusokat elpusztítja.

Előretekintő hatású, de az

elpusztult baktériumok táplálékot jelentenek a hálózati elfertőződés esetén.

UV besugárzás A mikroorganizmusokat inaktiválja.

Visszatekintő hatású, a másodlagos folyamatokkal szemben már nem véd.

Ultraszűrés, nanoszűrés

A mikroorganizmusokat eltávolítja.

Visszatekintő hatású, a másodlagos folyamatokkal szemben már nem véd.

Biológiai szűrés (parti szűrés)

A szerves anyag kivonásával a mikroorganizmusok

életterét megszünteti.

Előretekintő hatású, ez az eljárás biztosítja leginkább a víz

mikrobiológiai stabilitását .

Hőmérséklet növelése csak a fogyasztás helyén jöhet szóba

A (szenny)víz minősége és terheltsége

A szennyvíz (vagy elszennyeződött víz) különböző szennyező anyagok és víz komplex keveréke. A szennyezők nagy részét pontos molekula-összetétellel és szerkezettel nem is lehet, vagy semmiképpen nem szükséges (nem gazdaságos) meghatározni.

A szennyvíztisztítás ellenőrzésének analitikai lehetőségei Pulai Judit (VE) - Helmut Kroiss - Karl Svardal (TU Wien - Austria) közleménye alapján

A víz biológiai tisztításakor két dolog fontos !!!

Mit kell kivenni a vízből a víz minőségét takarja. A minőség ismerete megköveteli az összetétel ismeretét a molekulaméretet illetően mindenképpen. A fenti állítás tehát pontosításra szorul.

A mennyit kell eltávolítani a víz terheltségét jelenti. A terheltség tekintetében – amit a KOI, BOI, BDOC, TOC paraméterek [mg/L] valamelyikével jellemzünk – a fenti állítás igaz.

Párhuzam : a lebontás mint darálás

reszel vág

zúz

A molekuláris minőség: mit kell és azt hogyan lehet lebontani?

A terheltség: mekkora berendezésre van szükség?

vagy

…

A biológiai lebontás (a biofilmen belül !!!)

Hatásmechanizmus:

Sztöchometrikus értelmezés (von Gunten):

Következtetések:

Az atomisztikus formáció az összetételt és a molekulaméret nagyságát jelöli.

A lebontáshoz sok oxigén kell

Javarészt széndioxid és víz keletkezik,

és kismennyiségű salakanyag, amely már vagy nem káros a vízben, vagy kolmatációt okozva mechanikusan szűrődik ki .

jellem ző atom i form áció oxigén

széndioxid víz salakanyagok

2 106 3 16 3 4 2

- 2 - +

2 2 3 4

C H O N H H P O + 138 O =

106C O + 122H O 16N O + H P O + 18H

N IT R IF IK Á C Ó

4 2 2 2

2 2 3

N H O H 1, 5 O N itrosom on as N O H 2 H O

N O 0, 5 O N itrob akter N O

A szűrőréteg tisztántartása

Transzformáció

és vele a biológia

1 m , 1 2 m , 2

s, 1 s, 2

w d w d

P e = =

D D

A TRANSZFORMÁTOR

A BIOLÓGIAI SZŰRÉS HASONLÓSÁGI TRANSZFORMÁCIÓJA

1 1 2 2

1 1

2 2

1 2

I * N = I * N

U N

U = N

P = P = P

Természetes parti szűrés Mesterséges biológiai szűrés

1 2

Feltétel:

Az áram váltóáram kell legyen

Feltétel: a Peclet szám hasonlósági kritérium kell legyen

Nagyságrendek

3 2 0, 5 0, 2

m S

w d

Pe D

Diffúziós tényező

m ax vagy

n

i i

i = 1

S n S i

i i = 1

D C

D = D D

C

M Sc ν DS DS

mért

[-] [m²/s] [m²/s] [m²/s]

Hidrogén H₂ 1*2 2 190 1,00E-06 5,28E-09 4,50E-09

Metán CH₄ 12+1*4 16 470 1,00E-06 2,13E-09

Ammónia NH₄ 14+4*1 18 495 1,00E-06 2,02E-09 1,97E-09

Nitrogén N₂ 14*2 28 601 1,00E-06 1,67E-09 1,88E-09

Oxigén O₂ 16*2 32 637 1,00E-06 1,57E-09 2,00E-09

Metanol CH₃OH 12+4*1+16 32 637 1,00E-06 1,57E-09

Gyógyszermaradványok

200 1 418 1,00E-06 7,05E-10 400 1 920 1,00E-06 5,21E-10 700 2 452 1,00E-06 4,08E-10 800 2 599 1,00E-06 3,85E-10 Tipikus molekula/ von

Szűcs Ervin: Hasonlóság és modell

-10 2

D = 2...20 × 10S m / s

0,437

Sc = 140 M

A diffúziós tényező csökkentése

2 -10

S

D = (2 ... 5) *10 m

s

2 -10

S

D = n * (2 ... 5) *10 m

s

n = ??

O

Az egyenértékű szemcseátmérő

L

db

dk

Fajlagos felület: a [m²/g]

Granulátum mérete: d [mm]

Sűrűség: ρ [kg/m³]

Tömbfelület: a [m²/m³] Tömbsűrűség: ρ_t [kg/m³] Anyagsűrűség: ρ [kg/m³]

(Szál)geometria

e

d = 6 V F

2

k b

k

d - d π

V = L

4

F = d πL

Aktívszén Zeolit

Csepegtető test

Membrán szűrő Homokszem

A „belakható” felület mértéke

Biofilm

Mikrobák

Belső felület

1. A fajlagos felület nagyságát a mikrobák méretének megfelelő gáz elnyeletése révén határozzuk meg: elnyelendő közeg molekula mérete >= mikrobák mérete. Azaz megváltoztatjuk a mérési eljárást.

2. Bevezetünk egy arányszámot, amely a belakható és a teljes felület aránya.

3. A mértékadó szemcseátmérők fogalmának a bevezetése d_m = d_e ha d_e > b

d_m = 5 * b ha d_e < b ahol b = baktériumok mérete

Tarjányiné Szikora Szilvia <tarjanyinesz@fcsm.hu>

Az egyenértékű és mértékadó sz.átmérő

Összevetés

Eleven iszapos szvt. Parti szűrés

Iszapkor és tartózkodási idő ???

w = 0,1 m/d w >> 0,1 m/d Ha nem szivattyúzunk w = 0,

úgy nincs parti szűrés

Tartózkodási idő a rétegben a jellemző volna?

A szűrés változó sebességű

Ha leáll a keverés és a levegő bevitel, úgy az iszap befullad.

(az oxikus/anoxikus különbség inkább

nagyobb/kisebb relatív sebességként értelmezendő)

Iszapkor a medencében jellemző volna?

Következtetés: a tartózkodási idő és iszapkor nem közvetlen jellemző !!!!

Álló és mozgó biofilm

Parti szűrés Eleven iszapos technológia

Biofilm megtapadás a homokszemeken A biofilm áll.

A mozgó folyadék szállítja a tápanyagot.

A szűrési sebesség (konvektív áramlás) jól definiált, alacsony

A diffúzió hatékonysága nagyon jó.

Biofilm megtapadás az iszap pelyheken A biofilm mozog.

A mozgó folyadék szállítja a tápanyagot.

A mozgatás a keveréssel és a levegő befúvással jön létre.

A relatív sebesség csak statisztikusan éretlmezhető, értéke nagy.

A diffúzió hatékonysága kérdéses.

A levegő befújás hatása

Oxikus Anoxikus

A levegő befújás megváltoztatja az áramlási viszonyokat, akadályozza a diffúziót.

Az áramlási viszonyokat csak a keverés határozza meg, a diffúzió jobban kiteljesedhet.

Fő paraméterek a technológiai sémán

5 10

Homok 54 m³

Aktív-szén (45) 38 m³

Derítő (koridor) Térfogat 455 m³ Felszálló sebesség 1,2 mm/sec

3db

Homokszűrő Szűrőfelület 30 m²/db Szűrési sebesség 5,2 m/h 0,6-1,2 mm kvarchomok

4db

Aktív-szén szűrő Szűrőfelület 30 m²/db

Kontakt idő 12 min

Norit Row 0,8 Supra (Chemviron Filtrasorb 300)

3db

Tisztavíz medence Térfogat 300 m³ 1,5 m

1,8 m

Szűrőgyertya PEMÜ- Mélyépterv

500

Azonos tartózkodási idő

Q / F₁ = w₁ Q / F₂ = w₂ w₁ << w₂

h₁ / w₁ = t = h₂ / w₂

Q [m³/h] Q [m³/h]

h₁ [m]

h₂ [m]

F₁ [m²]

F2 [m²]

Az azonos tartózkodási idő ellenére a biológiai szűrés szempontjából a két eset nem azonos, mert

Pe₁ << Pe₂

Vincent-diagram: a pH-rH sík

Forrás:

„Vond el a betegségtől táptalaját és akkor a betegség elhal.”

Louis-Claude Vincent

2 F Eh

rH = + 2 pH

RT ln10

= log( )

pH H

A mikrobaszaporodás összefüggései

Monod kinetika Logisztikus fv.

M

dx x

dt

M 1

dx x

dt x K

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

0 5 10 15

x

idő

0

Mt

x x e

1 0 ^Mt

x K

x e

idő

x

Konstans relatív növekedésű folyamat

x: élő sejttömeg

A K_s féltelítési állandó értéke (a görbe

meredeksége) a baktérium típusától függ.

,m ax

M M

S

S

K S

A biofilm dinamikája

Lebontás a szűrési útvonal mentén

Jekel kísérlet Kísérleti eredmény

w= 0,28 m/d (parti szűrés)

Paraméter: oxikus / anoxikus

Biológiailag aktív réteg: L ~ 1,5-5 m, amely a mikrobák típusától függ (?) És nem függ az oxigén mennyiségétől !

A telítődéses jelleg

Monod kinetika Lebontás a hosszmentén

,m ax

M M

S

S

K S

Δ S =Δ S L

L +L

Könnyen és nehezen lebomló anyagok

Jekel kísérlet Kísérleti eredmény

w= 0,28 m/d (~parti szűrés)

Ismert szennyezések adagolása Könnyen és nehezen lebomló anyagok

Hangos csattanás és halk nyüszíté s

Hirtelen elhalás ??

Lassú felépülés !! Nincs teljes elhalás ??

Gyors visszaépülés ??

T = f(?) = cca 1-2 hónap Thomas S. Eliot után szabadon:

Parti szűrés télen-nyáron

Télen Nyáron

Mi történik télen a parti szűrésnél ?

Mi történik télen az eleven iszapos medencében ?

Hol érdemes, hol kell hozzányúlni?

Gépi/kézi rács Szívótér I. – III. előülepítők Előlevegőzető és denitrifikáló medence I. – IV. utóülepítők Befogadó

Recirkulációs átemelő Érkező

szennyvíz

Víztelenített iszap

Víztelenítő gép

Tisztított víz végakna

Gépi iszapürítő

Osztómű

Átemelő gépház Közbenső átemelő gh. I. – III. levegőztető medencék

Osztómű Osztó és átemelőmű

Gázmotorok (1 – 2) Biogáz

tároló Iszaprothasztó

tornyok (1 – 2)

Komposztálás

Pálcás iszapsűrítő

Vidéki víztelenített iszap, szat: 15 % Vidéki szippantós

iszap, szat: 0,5 - 2 %

L L

Fölösiszap

Kevertiszap átemelő

Homokfogó

Hagyományos technológia

40 % CO₂ 60 % biogáz

Energiafaló technológia, miközben merül az iszap energiatartalma,

és nem működik 12°C alatt

A csatornahálózat büdös

Intenzifikálás vagy pótcselekvés ?

• Fluidágyas szennyvíztisztítási eljárásnál aktívszénnel átitatott szivacsdarabkák használata.

• Növényzet gyökérzetének fonalas

„kiegészítése” az Organica élőgépben.

• Mélylevegőztetés helyett ferdecsöves levegő befúvás.

• Holtterek elkerülése.

• Kombinálás: aerob / anaerob terek cserélgetése.

• Kevergetés.

Az Ultragreen technológia (Degremont)

Recirkuláció

Eleven iszapos szennyvíztisztítás Élőgépes szennyvíztisztítás

A bioreaktorban nincs

biofilmhordozó, az maga az iszap.

Recirkuláció a folyamatos

működés fenntartása miatt kell !!

Ez egy eleveniszapos technológia A növényzet gyökérzetének biofilm hordozó szerepe van, növeli azt a felületet, ahol a megtelepedés megtörténhet.

használt víz tisztítása (Pe<50 szűrővel)

Mechanikai rács Ülepítő Befogadó

Szennyvíz

Víztelenített iszap Dehidratálás

Iszap sűrítő

Szivattyú ház Ózon adagolás

Kaszkádos levegőztetés

Biológiai szűrők Pe<50

Gázmotorok Biogáz tartály

Rothasztó tornyok

Komposztálás

Iszapsűrítő Rácsszemét

Iszap 100%

Öblítő víz medence

Öblítő szivattyúk Levegő

hozzávezetés

Szennyvíz

Elhasználódott víz

100%

Iszap

Biogáz

Komposzt

A hagyományos szennyvíztisztítás kiegészítése

Gépi/kézi rács Szívótér I. – III. előülepítők Előlevegőzető és denitrifikáló medence I. – IV. utóülepítők Befogadó

Recirkulációs átemelő Érkező

szennyvíz

Víztelenített iszap

Víztelenítő gép

Tisztított víz végakna

Gépi iszapürítő

Osztómű

Átemelő gépház Közbenső átemelő gh. I. – III. levegőztető medencék

Osztómű Osztó és átemelőmű

Gázmotorok (1 – 2) Biogáz

tároló Iszaprothasztó

tornyok (1 – 2)

Komposztálás

Pálcás iszapsűrítő

Vidéki víztelenített iszap, szat: 15 % Vidéki szippantós

iszap, szat: 0,5 - 2 %

L L

Fölösiszap

Kevertiszap átemelő

Homokfogó

A partiszűréstől tanultak alapján méretezett biológiai szűrfokozat Hagyományos

technológia

Kieglészítés

A biológiai szűrő

Pe = 10 - 20

Levegőztetés a szűrőágyon

Kérdések:

• Kell-e két egymásután kapcsolt a másodikként anoxikus fokozat?

• Szükség van-e öblítésre?

• Elválasztandó-e egymástól a levegő hozzávezetés és az „étkezés”?

Palkó-Oláh: Talajszűrő biológiai hatásfokának lebontás-hatásfokának javítása zeolit töltet alkalmazásával

h_i Szint

szabályozás Fűtés/

hűtés ózon

Szűrőréteg

levegő Tisztítandó

víz

mintavétel

Miért zseniális és miért nem

a csepegtető testes technológia ?

Nem

Mert a méretezése a tartózkodási idő alapján történik.

Igen

Mert kihasználja az áramlástan adottságait

Mert elválasztja egymástól a levegő hozzávezetését a biokémiai

folyamattól.

A kétlépcsős tervezés

2

2

S O

O m

D L

S C rH

w d D d ²

2

( )

1

O m

S Pe C rH L

Pe D d

A dimenzióanalízis eredménye

A szűrő keresztmetszete

, .

,

(10...50)

: 10...50 S tiszt víz

m

S m m esterséges szűrés

w d D Q

P e w Q A w A

D d w

A szűrőréteg vastagsága

,

, , ,

parti szűrés m esterséges szűrés parti szűrés

m esterséges szűrés m m esterséges szűrés

m partiszűrés m m esterséges szűrés m parti szűr és

L L L

L d

d d d

. tiszt víz m esterséges szűrés

D una

h L BO I

BO I

Összevetés 1

Szűrőágyas technológia

(a parti szűrés hasonlósága alapján méretezve)

Eleveniszapos technológia

Alapállás Szennyvízhasznosítás Szennyvíztisztítás

Biogáz termelés A teljes iszapmennyiség gázosítható A biogáz kihozatal lényegesen kisebb, mert a víz tisztításának folyamatában az iszap kimerül.

Szükséges biológiai reaktortér

kerekítve 20-sor kisebb reaktor tér szükséges

Nagyobb beruházási költség Biofilm hordozó Szükség van rá és jelentős többlet

költséget igényel.

Maga az iszap látja el ezt a feladatot.

Öblítés Öblíteni kell, amelynek vannak

vonzatai

Partiszűrésnél évente kétszer

Itt cca 2 naponta esedékes a szűrők öblítése

Nem merül fel a feladat.

Keverés Nincs rá szükség A keverés villamos

energiafelhasználással jár.

Összevetés 2

Szűrőágyas technológia

(a parti szűrés hasonlósága alapján méretezve)

Eleveniszapos technológia

Reaktor tér mélysége A szűrőréteg vastagsága 1,5 m A reaktortér mélysége nagy, 8 m Levegő bevitel Alulról kisteljesítményű ventillátorral

1,5 m vastag szűrőrétegen át.

Az öblítés egyben levegő bevitel is.

A mélylevegőztetést biztosító fúvók energia igénye nagy.

Működés télen A parti szűrés télen is stabilan működik, így a szűrőágyas technológia is.

12 C alatt a tápanyaglebontás gyakorlatilag leáll.

Üzemeltetés Merőben más gondolkozást igényel.

Tulajdonképpen a szűrők öblítésére kell ügyelni.

Az átáramlás folyamatos, az üzemeltetés feladata az oxikus- anoxikus terek váltogatásából áll.

Feladás a technológiára szivattyúzással

Mindkét technológia esetében meg kell történjen. A technológiai soron való átjutás mindkét esetben gravitációs.

Szűrések összevetése

Mechanikai szűrés Biológiai szűrés

szűrőközeg biofilmhordozó

Visszatartás

mechanikus módon jön létre Jellemző:

Javarészt azt szűrjük ki, amit beleteszünk

Visszatartás

lebomlással

víz, CO₂ és salakanyagok keletkeznek Jellemző:

A keletkező salakanyag kis mennyiségű

Szűrés = visszatartás

(input mennyiség – output mennyiség)

A vízválasztó: visszatartás helyett „elégetés”

Technológiai elem vagy folyamat

Működésmód Megelőző kiegészítő elem

Megjegyzés

Dobszűrő Mechanikai visszatartás Tisztítani kell

Gyorsszűrő Mechanikai visszatartás Vegyszeradagolás Öblíteni kell Derítő berendezés Gravitációs szétválasztás Segéd-derítőszer

adagolás

Adszorpciós szűrő Felületi megkötés Kimerül, drága

Ultraszűrő Mechanikai visszatart. Tisztítani kell, drága

Biológiai szűrő (parti szűrés)

Biológiai lebontás Levegő hozzávezetés Csak kevés „salakanyag”

keletkezik Eleveniszapos

szvt.

Biológiai lebontás Levegő hozzávezetés, keverés

Túl nagy reaktor tér kell

Csepegtető testes Biológiai lebontás Levegő hozzávezetés Kicsi a fajlagos felülete

Biológiai szűrések

Ssz Biológiai szűrés D_S

[m²/s]

d_e [m]

d_m [m]

w [m/s]

w [m/h]

Pe [-]

Megjegyzés

1 Parti szűrés 1,5e-10 1,5e-3 1,2e-6 10 Ivóvízminőséget állít elő 2 Parti szűrés alacsony vízállás

mellett 1,5e-10 1,5e-3 2,4e-6 20 Mérsékelten hatékony

3 Ammónia eltávolítás gyorsszűrőn

(Kecskemét) 19,4e-10 1,5e-3 8,8e-4 3,16 670

Szűrőréteg: homok

Nem működhet hatékonyan gyorsszűrési viszonyok mellett ?!

4 Aktív-szén szűrés (Csepel) 5,0e-10 1,8e-9 1,2e-5 3,5e-3 12,6 34 Férgek, véglények jelennek meg

5 Eleveniszapos szennyvíztisztítás 1,5e-10 0,1e-3 0,1e-3 ??? ???

Nem hatékony !?

18-szoros reaktor méretek adódnak

6 Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás

240 m²/m³ 1,5e-10 7,7e-4 7,7e-4 2,8e-4 1 1440 Az optimális levegőbevitel ellenére nem hatékony !?

7 Csepegtetőtestes szennyvíztisztítás

Ózonnal 5,0e-10 7,7e-4 7,7e-4 2,8e-4 1 432 Hatékonyabb ?!

8 Szennyvíztisztítás biológiai szűréssel

(zeolit) 5,0e-10 5,9e-7 1,2e-5 4,2e-4 1,5 10 10-15 mikron porozitású

biofilmhordozó elegendő volna ?!

9 Ultraszűrés (Lázbérc) 1,5e-10 2,7e-3 2,7e-3 1,0e-5 187 Nem alakul ki érdemleges biológia ?!

Adszorpciós és biológiai szűrés

Biofilm

Mikrobák

Belső felület

http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/Adszorp.htm

koncentráció kiegyenlítődés a

megtelt állapotig tart, amelyet a jód- szám jelez.

folyamatosan újratermelődő koncentráció különbség

Paradigmaváltások

Szennyvízhasznosítás

Az iszap hasznosítása

A komposzt kerüljön a földekre !

A csatornába bocsátást ellenőrizni kell !!

Üldözendő az a szolgáltatói szemlélet, miszerint:

„A szennyvíz minősége érdektelen, fontos, hogy fizessenek érte.”

Környezetszennyező helyett alapanyag beszállító Nem ébreszthető bűntudat csak azért, ha valaki használja a WC-t.

Elhasználódott víz minőségének visszaállítása

A szigorodó előírások miatt új, de olcsó technológia kell !

.

Miért kell vele foglalkozni?

Szűrőágyas Eleveniszapos

Észak-pesti Szennyvíztisztító Q = 180 000 m³/d

V_anoxikus =19 380 m³ Vlevegőztető =89 400 m³ V_eleven=108 780 m³ Példánk:

Q = 180 000 m³/d A = 5 208 m²

h = 1,15 m V=5990 m³

V

/ V ~ 18

+ gyógyszermaradványok kiszűrhetősége

A vízi közmű terminológia

Víztermelés

Szennyvíztisztítás Vízelosztás

Szennyvízelvezetés Vízminőség

Víztermelés

Vízelosztás

Szennyvízelvezetés Vízminőség

Szennyvíz- hasznosítás